高频开关电源的电流峰值控制

发布时间:2008/10/14 0:00:00 访问次数:497

　　假设buck pwm转换器工作在电流连续模式。则图1（b）所示即为峰值电流型pwm控制系统的工作波形图。开关电流iv的峰值与电感电流il的峰值相同。在一个开关周期的开始，由时钟脉冲信号clk通过触发器去驱动开关管v的导通，当电流iv的检测信号峰值达到电流给定值ue（即外环电压调节器的输出）时，触发器翻转，开关管v关断。因此只要系统中的电流稍有转换时，占空比du就可以快速地产生调节作用，使输出电压u。接近于给定值ur。

　　图1 buck pwm转换器峰值电流型控制系统原理

　　峰值电流型pwm控制的优点是：消除了输出滤波电感在系统传递函数中产生的极点，使系统传递函数由二阶降为一阶，解决了系统有条件的环路稳定性问题：具有良好的线性调整率和快的动态响应；固有的逐个开关周期的峰值电流限制，简化了过载保护和短路保护；多个电源模块并联时容易实现均流。其缺点是：不能准确地控制电感的平均电流，回路的增益对市电电网电压变化敏感，开关噪声容易造成开关管的误动作（即抗干扰性差）等。更为重要的是，对于最常用的pwm调制方式，当占空比d>0．5时，电流环不能稳定，并导致开关频率降低，电流、电压的纹波增大。这时需要外加周期性的斜坡函数来补偿，以使系统稳定如图2所示。在电流调节器的输人端，外加一个补偿锯齿波ux与给定电流uc合成一个斜率为mc的斜坡函数（倒锯齿波）u′c。

　　u′c＝uc-ux
　　然后iv或il与u′c比较后，产生宽度为du的脉冲如图2（b）所示。

　　峰值电流型脉宽调制的稳定性分析如下：

　　图2 加斜坡补偿的脉宽调制器

　　参考图1，假设电感电流il是连续的，在稳定时，在开关管v的导通期间，il上升，其变化率dil／dt为

　　在v关断期间，电流il下降，其变化率为

　　占空比d，与电流变化率的关系为

　　以输入电压的扰动（ui减小）为例，来分析系统的响应过程（为了使分析简化，假设此时uo还未来得及变化）：
　　
　　ui＝ui—△u

　　由式（9－1）和式（9－2），ui减小使电流的变化率由m1，变化到m1，

　　ml＝ml＋△m1<m1

　　式中 △m1——电流变化率改变前后的差值。

　　m2＝m2
　　d＝du-△d

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